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DE102016011311A1 - Gas-cooled power supply - Google Patents

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DE102016011311A1
DE102016011311A1 DE102016011311.1A DE102016011311A DE102016011311A1 DE 102016011311 A1 DE102016011311 A1 DE 102016011311A1 DE 102016011311 A DE102016011311 A DE 102016011311A DE 102016011311 A1 DE102016011311 A1 DE 102016011311A1
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DE
Germany
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power supply
gas
heat exchanger
plate heat
cooled
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DE102016011311.1A
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German (de)
Inventor
Alexander Alekseev
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/34—Cable fittings for cryogenic cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/16—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by cooling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Kühlung einer Stromzuführung eines Verbrauchers mit tiefkaltem Gas, wobei die Stromzuführung als Plattenwärmetauscher ausgeführt ist und das tiefkalte Gas als Kühlmittel durch den Plattenwärmetauscher geführt wird. Beschrieben wird weiterhin der Aufbau einer gasgekühlten Stromzuführung, welche als Plattenwärmetauscher ausgeführt ist.The invention describes a method for cooling a power supply of a consumer with cryogenic gas, wherein the power supply is designed as a plate heat exchanger and the cryogenic gas is passed as a coolant through the plate heat exchanger. Described is also the structure of a gas-cooled power supply, which is designed as a plate heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer Stromzuführung eines Verbrauchers mit tiefkaltem Gas, sowie eine gasgekühlte Stromzuführung, welche mit einem konventionellen elektrischen Kabel und einem Verbraucher in Verbindung steht.The invention relates to a method for cooling a power supply of a consumer with cryogenic gas, as well as a gas-cooled power supply, which communicates with a conventional electrical cable and a consumer.

Supraleitende oder hochtemperatursupraleitende Bauteile, z. B. Kabel oder Magnete, müssen für den Betrieb auf tiefkalte Temperaturen von bis zu wenigen Kelvin gekühlt und während ihrem Betrieb auf dieser Betriebstemperatur gehalten werden, um supraleitende Zustände zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Um derartige Bauteile zu kühlen, können Kühlflüssigkeiten, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff, verwendet werden, die in einem Kühlkreislauf zirkulieren und dabei das zu kühlende Bauteil durchströmen.Superconducting or high-temperature superconducting components, eg. As cables or magnets must be cooled to operate at cryogenic temperatures of up to a few Kelvin and maintained during operation at this operating temperature to achieve and maintain superconducting states. In order to cool such components, cooling liquids, such as liquid nitrogen, can be used, which circulate in a cooling circuit and thereby flow through the component to be cooled.

Der benötigte Strom wird von einem konventionellen elektrischen Kabel, über eine Stromzuführung, hin zu den supraleitenden oder hochtemperatursupraleitenden Bauteilen, welche im Folgenden als Verbraucher bezeichnet werden, geleitet. Als weitere Verbraucher kommen auch Kurzschlussstrombegrenzer oder Überstrombegrenzer, Magnete oder Transformatoren in Betracht.The required power is passed from a conventional electrical cable, via a power supply, to the superconducting or high-temperature superconducting components, which are referred to below as consumers. As further consumers also short-circuit current limiters or overcurrent limiters, magnets or transformers come into consideration.

Um den Temperaturgradienten zwischen dem konventionellen elektrischen Kabel, also der Umgebungstemperatur, und dem Verbraucher, welcher auf kryogene Temperaturen abgekühlt ist, zu überbrücken, um den Wärmeeintrag zu minimieren und um eine optimale Stromzuführung zu ermöglichen, werden die Stromzuführungen ebenfalls gekühlt. Hierzu wird oft, wie beispielsweise in DE19904822 beschrieben, tiefkaltes Gas verwendet. Berechnungen zeigen, dass sich die notwendige Kühlleistung bei 77 K von 41 W/kA auf 27 W/kA verringert, wenn die Stromzuführung mit tiefkaltem Gas, welches insbesondere aus dem abgedampften Gas von tiefkaltem verflüssigtem Gas (Boil-off Gas) gewonnen wird, gekühlt wird.In order to bridge the temperature gradient between the conventional electrical cable, ie the ambient temperature, and the consumer, which has cooled to cryogenic temperatures in order to minimize the heat input and to allow an optimal power supply, the power supply lines are also cooled. This is often done, such as in DE19904822 described, used cryogenic gas. Calculations show that the necessary cooling capacity at 77 K decreases from 41 W / kA to 27 W / kA when the power supply with cryogenic gas, which is obtained in particular from the evaporated gas from deep-cooled liquefied gas (boil-off gas) cooled becomes.

Wichtig für eine effektive Kühlung ist hingegen auch die Qualität des Wärmeaustausches. Je höher eine Wärmeaustauschfläche ist, desto effizienter kann die Kühlung und dadurch die Stromleitung erfolgen. Bisherige Stromzuführungen sind wie auch 1 zeigt, vor allem als normales Kabel, welches von außen mit Gas gekühlt wird ausgeführt. In seltenen Fällen wird die Austauschfläche beispielsweise durch Rippen oder ähnlichen Geometrien verändert. Größere Wärmeaustauschflächen waren bisher schwierig mit elektrisch leitenden Teilen zu kombinieren, da die Integration in einen Stromkreislauf aufwendig ist.On the other hand, the quality of the heat exchange is important for effective cooling. The higher a heat exchange surface, the more efficient the cooling and thus the power line can be. Previous power supplies are as well 1 shows, especially as a normal cable, which is cooled from the outside with gas running. In rare cases, the exchange surface is changed, for example, by ribs or similar geometries. Larger heat exchange surfaces have been difficult to combine with electrically conductive parts, since the integration into a circuit is expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine gasgekühlte Stromzuführung und ein Verfahren zur Kühlung der Stromzuführung anzugeben, bei der die Wärmeaustauschfläche vergrößert ist und so eine verbesserte Stromleitung gewährleistet ist.Object of the present invention is to provide a gas-cooled power supply and a method for cooling the power supply, in which the heat exchange surface is increased and so an improved power line is ensured.

Verfahrensseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stromzuführung als Plattenwärmetauscher ausgeführt ist und dass das tiefkalte Gas als Kühlmittel durch den Plattenwärmetauscher geführt wird. Vorrichtungsseitig ist zur Lösung der Aufgabe die gasgekühlte Stromzuführung als Plattenwärmetauscher ausgeführt. Vorteilhafterweise besteht der Plattenwärmetauscher aus gelöteten Blechen, welche als Stromleiter fungieren und in den Zwischenräumen sind Gasverteiler und Kanäle für ein Kühlmittel vorgesehen. Besonders bevorzugt kann durch die Strukturierung der Bleche die Wärmeaustauschfläche zusätzlich erhöht werden. Zudem kann durch die Strukturierung eine Kanalstruktur generiert werden, so dass der Gasstrom sowohl im Gegenstrom als auch im Kreuzstrom zu dem Strom, welcher in den stromführenden Blechen geleitet wird, geführt werden kann.The method, the object is achieved in that the power supply is designed as a plate heat exchanger and that the cryogenic gas is passed as a coolant through the plate heat exchanger. On the device side, the gas-cooled power supply is designed as a plate heat exchanger to solve the problem. Advantageously, the plate heat exchanger consists of brazed sheets, which act as conductors and in the interstices gas distributor and channels are provided for a coolant. Particularly preferably, the heat exchange surface can be additionally increased by the structuring of the sheets. In addition, a channel structure can be generated by the structuring so that the gas flow can be conducted both countercurrently and in crossflow to the flow which is conducted in the current-carrying metal sheets.

Bevorzugt werden als Bleche Aluminiumlegierungen verwendet. Besonders bevorzugt weist der Plattenwärmetauscher eine spezifische Oberfläche von 100 bis 1000 m2/m3 auf. Durch die Variation der Anzahl der Bleche oder der Stapelhöhe kann der Plattenwärmetauscher einfach an die zu leitende Stromstärke und die dadurch erwartete Wärmeentwicklung angepasst werden.Preferably, aluminum alloys are used as sheets. Particularly preferably, the plate heat exchanger has a specific surface area of 100 to 1000 m 2 / m 3 . By varying the number of sheets or the stack height, the plate heat exchanger can be easily adapted to the current to be conducted and the resulting heat development.

Durch die Verwendung eines Plattenwärmetauschers, in welchem die Stromzuführung integriert ist, kann die Wärmeaustauschfläche erhöht werden. Durch die verbesserte Wärmeabfuhr ergibt sich auch ein geringerer Wärmeeintrag in das System des Verbrauchers, wodurch dort Kühlleistung eingespart werden kann.By using a plate heat exchanger in which the power supply is integrated, the heat exchange area can be increased. The improved heat dissipation also results in a lower heat input into the system of the consumer, whereby there cooling capacity can be saved.

Vorteilhafterweise wird das tiefkalte Gas, durch Verdampfen von flüssigem kryogenem Kältemittel, insbesondere von flüssigem Stickstoff, gewonnen. Das verdampfte Gas, welches auch als Boil-off Gas bezeichnet wird, wird dem Plattenwärmetauscher zugeführt. Bevorzugt wird das tiefkalte Gas im Gegenstrom oder Kreuzstrom zur Fließrichtung des Stroms in der Stromzuführung geführt. Zudem wird bevorzugt, dass der Plattenwärmetauscher mehrere Temperaturzonen aufweist. Vorteilhafterweise herrscht im Bereich des Verbrauchers eine Temperatur nahe der der Kühlung, des Verbrauchers, also bei der Verwendung von flüssigem Stickstoff vorteilhafterweise 60–80 K, während hingegen in der Nähe des konventionellen Kabels eine Temperatur nahe der Umgebungstemperatur, bevorzugt ca. 293 K herrscht. Um den Wärmetausch zu optimieren ist es vorteilhaft wenn die Strukturierungen der Bleche des Wärmetausches so optimiert sind, dass im kalten Bereich des Plattenwärmetauschers eine hohe spezifische Oberfläche, also eine große Wärmeaustauschfläche vorliegt und im warmen Bereich eine kleinere spezifische Oberfläche.Advantageously, the cryogenic gas, by evaporation of liquid cryogenic refrigerant, in particular liquid nitrogen, won. The vaporized gas, which is also referred to as boil-off gas, is fed to the plate heat exchanger. Preferably, the cryogenic gas is passed in countercurrent or cross flow to the flow direction of the stream in the power supply. In addition, it is preferred that the plate heat exchanger has a plurality of temperature zones. Advantageously, prevails in the consumer area a temperature close to that of the cooling, the consumer, so when using liquid nitrogen advantageously 60-80 K, while in the vicinity of the conventional cable, a temperature near the ambient temperature, preferably about 293 K prevails. In order to optimize the heat exchange, it is advantageous if the structurings of Heat exchange plates are optimized so that there is a high specific surface, ie a large heat exchange surface, in the cold region of the plate heat exchanger, and a smaller specific surface in the warm region.

Vorteilhafterweise leitet die Stromzuführung Strom von einem konventionellen elektrischen Kabel hin zu einem gekühlten Verbraucher, insbesondere zu einem Hochtemperatursupraleiter, einem Kurzschlussstrombegrenzer, einem Magneten, Transformator, Motor oder Generator.Advantageously, the power supply conducts power from a conventional electrical cable to a cooled consumer, in particular to a high-temperature superconductor, a Kurzschlussstrombegrenzer, a magnet, transformer, motor or generator.

Bevorzugt ist die gasgekühlte Stromzuführung in einen Kryostat oder einen ähnlich isolierten Behälter eingebracht. Der Behälter ist dabei vorteilhafterweise sowohl thermisch isoliert als auch elektrisch isoliert.The gas-cooled power supply is preferably introduced into a cryostat or a similarly insulated container. The container is advantageously both thermally insulated and electrically insulated.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der gasgekühlten Stromzuführung ist diese als Plattenwärmetauscher mit einer spezifischen Oberfläche von 500 m2/m3 ausgeführt. Die Platten selbst dienen der Stromführung. Die zwischen den Platten liegenden Kanäle dienen der Führung des Kühlmittels. Der Plattenwärmetauscher ist in einem Kryostat platziert, welcher durch eine thermische und elektrische Isolierung nach außen hin abgeschirmt ist.In a particularly preferred embodiment of the gas-cooled power supply, this is designed as a plate heat exchanger with a specific surface area of 500 m 2 / m 3 . The plates themselves serve the power supply. The channels between the plates serve to guide the coolant. The plate heat exchanger is placed in a cryostat, which is shielded by a thermal and electrical insulation to the outside.

Dem Kryostat wird am kalten Ende flüssiges Kühlmittel, in diesem Beispiel flüssiger Stickstoff, zugeführt. An diesem Ende steht die Stromzuführung auch mit dem Verbraucher, in diesem Beispiel einem Supraleiter, in Verbindung. Die bevorzugte Temperatur beträgt 77 K. Durch den Wärmeeintrag der Stromzuführung verdampft der flüssige Stickstoff. Der gasförmige Stickstoff wird über eine Gasverteilungszone in den Plattenwärmetauscher geführt und dort über mehrere Kanäle zwischen den stromführenden Platten verteilt. Am warmen Ende des Plattenwärmetauschers hat sich das Gas ungefähr auf Umgebungstemperatur, also auf ca. 293 K erwärmt. Dazwischen befindet sich eine aktive Kühlungszone, in der ein Temperaturgradient herrscht. Dort steht der Plattenwärmetauscher mit dem konventionellen Kabel in Verbindung. Das obere Ende der gasgekühlten Stromzuführung befindet sich in einer bevorzugten Ausführungsform bereits außerhalb des Kryostaten. Das erwärmte Gas kann aufgefangen und weiter verarbeitet werden oder unter Umständen recycelt werden oder an die Umgebung abgegeben werden.The cryostat is liquid refrigerant, in this example, liquid nitrogen supplied at the cold end. At this end, the power supply is also connected to the consumer, in this example a superconductor. The preferred temperature is 77 K. The heat input of the power supply evaporates the liquid nitrogen. The gaseous nitrogen is passed through a gas distribution zone in the plate heat exchanger and distributed there over several channels between the current-carrying plates. At the warm end of the plate heat exchanger, the gas has heated to approximately ambient temperature, ie to about 293 K. In between there is an active cooling zone in which there is a temperature gradient. There, the plate heat exchanger is connected to the conventional cable. The upper end of the gas-cooled power supply is in a preferred embodiment already outside the cryostat. The heated gas can be collected and further processed or recycled, or released to the environment.

In besonderen Ausführungsformen können auch Zwischenkühlungen vorgesehen sein und beispielsweise ein Teil des kalten Stickstoffs oder ein weiteres Kühlmittel an einem oder mehr zusätzlichen Punkten dem Plattenwärmetauscher zugeführt werden. So kann das Temperaturniveau insbesondere bei 123–153 K gehalten werden.In particular embodiments, intercooling may also be provided and, for example, a portion of the cold nitrogen or another coolant may be supplied to the plate heat exchanger at one or more additional points. So the temperature level can be kept especially at 123-153 K.

Insgesamt ergeben sich so die Vorteile der Verwendung eines Plattenwärmetauschers als gasgekühlte Stromzuführung dadurch, dass die Fertigung von Plattenwärmetauschern bereits bekannt ist und so eine kostengünstige Fertigung in verschiedenen Größen möglich ist. Zudem kann durch die geeignete Strukturierung der Kanäle der Druckverlust niedrig gehalten werden, aber trotzdem ein guter Wärmeaustausch ermöglicht werden. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich sowohl für Wechsel- als auch für Gleichstromanwendungen.Overall, this results in the advantages of using a plate heat exchanger as a gas-cooled power supply in that the production of plate heat exchangers is already known and so cost-effective production in different sizes is possible. In addition, can be kept low by the appropriate structuring of the channels, the pressure loss, but still allow a good heat exchange. The method and apparatus are suitable for both AC and DC applications.

Im Folgenden werden in drei Figuren Ausführungsbeispiele aus dem Stand der Technik und erfindungsgemäße Ausführungen skizziert.In the following, exemplary embodiments of the state of the art and embodiments according to the invention are outlined in three figures.

1 gasgekühlte Stromzuführung nach dem Stand der Technik 1 Gas-cooled power supply according to the prior art

2 Plattenwärmetauscher als Stromzuführung 2 Plate heat exchanger as power supply

3 erfindungsgemäße gasgekühlte Stromzuführung 3 Gas-cooled power supply according to the invention

In 1 ist schematisch eine gasgekühlte Stromzuführung nach dem Stand der Technik dargestellt. Ein konventionelles elektrisches Kabel 2 mit dem in Stromrichtung 1 geführten elektrischen Strom steht über eine Stromzuführung 3 mit einem Verbraucher 8 in Verbindung. Die Stromzuführung 3 ist dabei umgeben von einem Kryostat 5. Der Verbraucher 8 steht mit einem eigenen Kryostat 7 in Verbindung. Am kalten Ende dieses Kryostat wird flüssiger Stickstoff L über die Zuführung 6 zugegeben. Am kalten Ende herrscht bevorzugt ein Temperatur T1, welche niedriger ist als die Temperatur T2 am warmen Ende der Stromzuführung. Durch den Wärmeeintrag, welcher durch die Stromleitung entsteht, wird der flüssige Stickstoff verdampft und der gasförmige Stickstoff 4, wird im Gegenstrom der Stromrichtung 1 entlang der Stromzuführung 3 geführt. Dabei wird Wärme ausgetauscht. Die Stromzuführung 3 wird gekühlt und der gasförmige Stickstoff 4 erwärmt. Dieser verlässt am warmen Ende den Kryostat am Ausgang G. Die Wärmeaustauschfläche ist sehr gering, so dass wahlweise viel Kühlmittel benötigt wird, oder die Länge der Stromzuführung bzw. der Kühlstrecke angepasst werden muss.In 1 schematically a gas-cooled power supply according to the prior art is shown. A conventional electrical cable 2 with the current direction 1 guided electric power is available via a power supply 3 with a consumer 8th in connection. The power supply 3 is surrounded by a cryostat 5 , The consumer 8th stands with its own cryostat 7 in connection. At the cold end of this cryostat is liquid nitrogen L over the feeder 6 added. At the cold end, a temperature T1 which is lower than the temperature T2 at the warm end of the power supply preferably prevails. Due to the heat input, which arises through the power line, the liquid nitrogen is evaporated and the gaseous nitrogen 4 , is in countercurrent to the current direction 1 along the power supply 3 guided. This heat is exchanged. The power supply 3 is cooled and the gaseous nitrogen 4 heated. This leaves the cryostat at the outlet G at the warm end. The heat exchange surface is very small, so that either a lot of coolant is required, or the length of the power supply or the cooling section has to be adjusted.

2 stellt schematisch einen Plattenwärmetauscher dar, der als erfindungsgemäße gasgekühlte Stromzuführung verwendet werden kann. Bezugszeichen, die die gleichen Bestandteile beschreiben, wurden im Folgenden erneut verwendet. Dargestellt ist ein Plattenwärmetauscher, welcher umrahmt von zwei Außenblechen 13 aus mehreren Blechen 15 zusammengesetzt ist, in deren Zwischenraum sich Kanäle 14 befinden. Die Bleche 15 sind stromleitend und fungieren als Stromzuführung. Die Stromführung 1' ist über die komplette Breite des Bleches verteilt. Der Plattenwärmetauscher ist in verschiedene Zonen aufgeteilt. Bei der kalten Zone (Temperatur T1) steht der Plattenwärmetauscher über eine Verbindungszone 9 mit dem Verbraucher in Verbindung. Daran anschließend befindet sich die Gasverteilungszone 10a, in welcher der gasförmige Stickstoff 4' an der Stelle G1 eintritt und zwischen den Blechen 15 in den Kanälen 14 verteilt wird. In der aktiven Kühlzone 12 findet der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel, also in diesem Beispiel dem Stickstoff, und den stromführenden Blechen 15 statt. Das Gas wird in einer weiteren Gasverteilerzone 10b gesammelt und über G2 aus dem Plattenwärmetauscher ausgeleitet. Das warme Ende des Plattenwärmetauschers (Temperatur T2 entspricht ungefähr Umgebungstemperatur) steht über die Zone 11 mit einem konventionellen elektrischen Kabel in Verbindung. 2 schematically represents a plate heat exchanger, which can be used as a gas-cooled power supply according to the invention. Reference numerals describing the same components were used again below. Shown is a plate heat exchanger, which framed by two outer plates 13 from several sheets 15 is composed, in whose space there are channels 14 are located. The sheets 15 are conductive and act as a power supply. The power supply 1' is distributed over the entire width of the sheet. The plate heat exchanger is divided into different zones. In the cold zone (temperature T1), the plate heat exchanger has a connection zone 9 in contact with the consumer. Following this is the gas distribution zone 10a , in which the gaseous nitrogen 4 ' occurs at the point G1 and between the sheets 15 in the channels 14 is distributed. In the active cooling zone 12 finds the heat exchange between the coolant, so in this example, the nitrogen, and the current-carrying sheets 15 instead of. The gas is in another gas distribution zone 10b collected and discharged via G2 from the plate heat exchanger. The warm end of the plate heat exchanger (temperature T2 is approximately ambient) is above the zone 11 with a conventional electrical cable in conjunction.

3 zeigt schematisch die gasgekühlte Stromzuführung 16, ausgeführt als Plattenwärmetauscher, in Verbindung mit einem konventionellen Kabel 2 und einem Verbraucher 8. Die Stromzuführung 16 ist zudem in einen Kryostat 17 eingebettet. Dieser ist elektrisch und thermisch isoliert und mit einem Füllmaterial 18 ausgekleidet, um die Gasführung durch die Kanäle des Plattenwärmetauschers hindurch zu gewährleisten. Das warme Ende der Stromzuführung kann, wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt, bereits außerhalb des Kryostat angebracht sein. 3 shows schematically the gas-cooled power supply 16 , designed as a plate heat exchanger, in conjunction with a conventional cable 2 and a consumer 8th , The power supply 16 is also in a cryostat 17 embedded. This is electrically and thermally insulated and with a filling material 18 lined to ensure the passage of gas through the channels of the plate heat exchanger. The warm end of the power supply can, as shown in this embodiment, already be mounted outside of the cryostat.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1'1, 1 '
Stromrichtungcurrent direction
22
Konventionelles KabelConventional cable
33
Stromzuführungpower supply
4, 4'4, 4 '
Gasförmiger StickstoffGaseous nitrogen
55
Kryostat StromzuführungCryostat power supply
66
Zuführung flüssiger StickstoffFeeding liquid nitrogen
77
Kryostat VerbraucherCryostat consumer
88th
Verbraucherconsumer
99
Verbindung mit dem VerbraucherConnection with the consumer
10, 10a/10b10, 10a / 10b
GasverteilungszoneGas distribution zone
1111
Verbindung mit dem konventionellen KabelConnection with the conventional cable
1212
Aktive KühlzoneActive cooling zone
1313
Außenblecheouters
1414
Kanälechannels
1515
Blechesheets
1616
Stromzuführungpower supply
1717
Kryostat PlattenwärmetauscherCryostat plate heat exchanger
1818
Füllmaterial KryostatFilling material cryostat
G, G2G, G2
Ableitung gasförmiger StickstoffDischarge of gaseous nitrogen
G1G1
Zuleitung gasförmiger StickstoffSupply of gaseous nitrogen
LL
flüssiger Stickstoffliquid nitrogen
T1T1
Temperatur T1Temperature T1
T2T2
Temperatur T2Temperature T2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19904822 [0004] DE 19904822 [0004]

Claims (10)

Verfahren zur Kühlung einer Stromzuführung eines Verbrauchers mit tiefkaltem Gas, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung als Plattenwärmetauscher ausgeführt ist und dass das tiefkalte Gas als Kühlmittel durch den Plattenwärmetauscher geführt wird.A method for cooling a power supply of a consumer with cryogenic gas, characterized in that the power supply is designed as a plate heat exchanger and that the cryogenic gas is passed as a coolant through the plate heat exchanger. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das tiefkalte Gas, durch Verdampfen von flüssigem kryogenem Kältemittel, insbesondere von flüssigem Stickstoff, gewonnen wird.A method according to claim 1, characterized in that the cryogenic gas, by evaporation of liquid cryogenic refrigerant, in particular liquid nitrogen, is obtained. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das tiefkalte Gas im Gegenstrom oder Kreuzstrom zur Fließrichtung des Stroms in der Stromzuführung geführt wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cryogenic gas is passed in countercurrent or cross flow to the flow direction of the current in the power supply. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung Strom von einem konventionellen elektrischen Kabel hin zu einem gekühlten Verbraucher leitet, insbesondere zu einem Hochtemperatursupraleiter, einem Kurzschlussstrombegrenzer, einem Magneten, Transformator, Motor oder Generator.A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the current supply to conduct current from a conventional electrical cable, to a cooled consumer, in particular a high temperature superconductor, a fault current limiters, magnet, transformer, motor or generator. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenwärmetauscher mehrere Temperaturzonen aufweist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plate heat exchanger has a plurality of temperature zones. Gasgekühlte Stromzuführung, welche mit einem konventionellen elektrischen Kabel und einem Verbraucher in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung als Plattenwärmetauscher ausgeführt ist.Gas-cooled power supply, which is in communication with a conventional electrical cable and a consumer, characterized in that the power supply is designed as a plate heat exchanger. Gasgekühlte Stromzuführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenwärmetauscher aus gelöteten Blechen besteht, welche als Stromleiter fungieren und dass in den Zwischenräumen Gasverteiler und Kanäle für ein Kühlmittel vorgesehen sind.Gas-cooled current lead according to claim 6, characterized in that the plate heat exchanger consists of brazed plates which act as a current conductor and that the gas distributor and ducts are provided for a cooling medium in the interstices. Gasgekühlte Stromzuführung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Bleche Aluminiumlegierungen verwendet werden.Gas-cooled power supply according to one of claims 6 or 7, characterized in that aluminum alloys are used as sheets. Gasgekühlte Stromzuführung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der der Plattenwärmetauscher eine spezifische Oberfläche von 100 bis 1000 m2/m3 aufweist.Gas-cooled power supply according to one of claims 6 to 8, characterized in that the plate heat exchanger has a specific surface area of 100 to 1000 m 2 / m 3 . Gasgekühlte Stromzuführung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung in einen Kryostat oder einen ähnlich isolierten Behälter eingebracht ist.Gas-cooled power supply according to one of claims 6 to 9, characterized in that the power supply is introduced into a cryostat or a similar insulated container.
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